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校园内网 FTP 文件传输实训——客户端
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运行位置：学生机，或者小组中担任“客户端”的电脑。

程序会自动完成：
1. 输入教师机IPv4地址和本组编号；
2. 选择一个现有文件，或自动生成测试文本；
3. 连接教师机2121端口；
4. 使用student / 123456登录；
5. 把文件上传到教师机ftp_share目录；
6. 列出服务器上的文件；
7. 将刚才上传的文件重新下载；
8. 比较上传前后文件的SHA-256摘要。

运行命令：
    python ftp_client.py

本客户端只使用Python标准库，不需要安装pyftpdlib。
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import re
from ftplib import FTP, all_errors
from hashlib import sha256
from pathlib import Path


# 必须与ftp_server.py中的PORT保持一致。
PORT = 2121
USERNAME = "student"
PASSWORD = "123456"

# FTP调试级别：
# 0表示不显示协议细节；1显示部分信息；2显示完整FTP命令与响应。
# 教师讲解USER、PASS、STOR、RETR时，可以临时改为2。
DEBUG_LEVEL = 0


def normalize_group_id(raw_group_id: str) -> str:
    """把组号转换成适合放入远程文件名的安全字符串。"""

    # 推荐输入G01、G02等。如果直接回车，则使用G00。
    group_id = raw_group_id.strip() or "G00"

    # 文件名只保留英文字母、数字、下划线和短横线；其余字符替换成下划线。
    group_id = re.sub(r"[^0-9A-Za-z_-]", "_", group_id)
    return group_id[:20]


def choose_upload_file(group_id: str) -> Path:
    """让学生选择文件；直接回车时自动生成一个测试文本。"""

    raw_path = input("要上传的文件路径（直接回车则生成测试文件）：").strip()

    if raw_path:
        # 允许学生从Windows文件资源管理器复制带引号的路径。
        upload_file = Path(raw_path.strip('"')).expanduser()
        if not upload_file.is_file():
            raise FileNotFoundError(f"找不到要上传的文件：{upload_file}")
        return upload_file

    # 学生不提供文件时，在脚本旁边生成组号唯一的测试文件。
    upload_file = Path(__file__).with_name(f"{group_id}_upload.txt")
    upload_file.write_text(
        f"{group_id}：来自客户端的一条智能家居实训记录。\n",
        encoding="utf-8",
    )
    print(f"[CREATE] 已生成测试文件：{upload_file}")
    return upload_file


def file_sha256(path: Path) -> str:
    """分块计算文件的SHA-256，避免大文件一次全部读入内存。"""

    digest = sha256()
    with path.open("rb") as source:
        while True:
            chunk = source.read(64 * 1024)
            if not chunk:
                break
            digest.update(chunk)
    return digest.hexdigest()


def main() -> None:
    """完成FTP连接、上传、列目录、下载和摘要校验。"""

    server_ip = input("FTP服务器IPv4地址：").strip()
    if not server_ip:
        print("[ERROR] 服务器IP不能为空。")
        return

    group_id = normalize_group_id(input("请输入组号，例如G01："))

    try:
        upload_file = choose_upload_file(group_id)

        # 远程文件名前添加组号，避免全班上传同名文件互相覆盖。
        # 自动生成的测试文件已经带组号，因此不再重复添加。
        prefix = f"{group_id}_"
        remote_name = (
            upload_file.name
            if upload_file.name.startswith(prefix)
            else f"{prefix}{upload_file.name}"
        )

        # 下载文件保存在本脚本旁边，并使用downloaded_前缀与原文件区分。
        download_file = Path(__file__).with_name(f"downloaded_{remote_name}")

        # with语句结束时会自动关闭FTP连接。
        with FTP() as ftp:
            ftp.set_debuglevel(DEBUG_LEVEL)

            print(f"[CONNECT] 正在连接 {server_ip}:{PORT} ……")
            ftp.connect(server_ip, PORT, timeout=10)

            print(f"[LOGIN] 正在使用账号 {USERNAME} 登录……")
            ftp.login(USERNAME, PASSWORD)

            # 被动模式下，由客户端主动连接服务器的数据端口，
            # 通常比主动模式更适合有防火墙的校园网络。
            ftp.set_pasv(True)

            # STOR是FTP上传命令；rb表示以二进制只读方式打开本地文件。
            with upload_file.open("rb") as source:
                ftp.storbinary(f"STOR {remote_name}", source)
            print(f"[UPLOAD] 上传成功：{upload_file.name} -> {remote_name}")

            # NLST用于获取远程目录中的文件名列表。
            remote_files = ftp.nlst()
            print("[REMOTE] 教师机当前文件列表：")
            for name in remote_files:
                print("         ", name)

            # RETR是FTP下载命令；wb表示以二进制写入方式创建本地文件。
            with download_file.open("wb") as target:
                ftp.retrbinary(f"RETR {remote_name}", target.write)
            print(f"[DOWNLOAD] 下载成功：{remote_name} -> {download_file.name}")

        # 对比原文件和下载文件的SHA-256，验证内容是否完全一致。
        original_hash = file_sha256(upload_file)
        downloaded_hash = file_sha256(download_file)
        same = original_hash == downloaded_hash

        print(f"[SHA256] 原文件：{original_hash}")
        print(f"[SHA256] 下载件：{downloaded_hash}")
        print(f"[VERIFY] SHA-256一致：{same}")

        if not same:
            print("[WARNING] 文件内容不一致，请检查是否发生覆盖或传输异常。")

    except FileNotFoundError as exc:
        print(f"[ERROR] {exc}")
    except all_errors as exc:
        # all_errors包括FTP协议错误、网络错误、超时和连接关闭等异常。
        print(f"[ERROR] FTP连接或传输失败：{type(exc).__name__}: {exc}")
        print("        请查看《端口检查与排错说明.txt》逐层检查。")


if __name__ == "__main__":
    main()